3-碎屑岩储层评价之三

第一节碎屑岩储集层的地质特点及评价要点第二节油层、气层和水层的快速直观解释方法第三节岩石体积物理模型及测井响应方程的建立第四节统计方法建立储集层参数测井解释模型第五节测井资料处理与解释中常用参数的选择第六节POR分析程序的基本原理本章内容提要本小节学习内容1、岩石体积物理模型2、纯砂岩解释方程3、含泥质地层测井解释方程4、双矿物岩石体积模型及测井响应方程5、三矿物岩石体积模型及测井响应方程6、储层参数测井解释模型第三节岩石体积物理模型及测井响应方程的建立为了应用计算机技术对测井资料处理解释，需要根据所要解决的问题，应用适当数学物理方法，建立相应测井解释模型、导出测井响应值与地质参数之间的数学关系，然后对测井资料加工处理和分析解释，把测井信息转变为尽可能反映地质原貌特征的地质信息，供地质勘探开发使用。目前，在测井数据处理中采用的解释模型可按不同角度分类为：按岩性分类有：纯岩石和含泥质岩石模型；单矿物、双矿物和多矿物模型；砂泥岩、碳酸盐岩、火山岩、变质岩模型。按孔隙流体性质与特征分类有：含水岩石和含油气岩石模型以及阳离子交换模型。按建模方法分类有：岩石体积模型，最优化模型和概率统计模型。按储集空间特征分类有：孔隙型、双重孔隙型、裂缝型和孔隙-裂缝型模型。第三节岩石体积物理模型及测井响应方程的建立1、岩石体积物理模型岩石物理体积模型，就是根据测井方法的探测特性和岩石的各种物质在物理性质上的差异，按体积把岩石分成几个部分，然后研究每一部分对宏观物理量的贡献，并把岩石的宏观物理量看成是各部分贡献之和。要点……由于：★许多测井方法的测量结果从实际上都可以看成是仪器探测范围内岩石物质的某种物理量平均值；★在岩性均匀情况下，无论任何大小的岩石体积，他们对测量结果的贡献，按单位体积来说都是一样的。从而提出……按照物质平衡原理，岩石体积等于各部分体积之和，即岩石宏观物理量之和等于各部分宏观物理量之和，即iiimVmiiVV第三节岩石体积物理模型及测井响应方程的建立在测井解释中，把岩石泥质成分以外的其它矿物成分统称为岩石骨架(指由矿物组成的一点孔隙都没有的岩石)，其物理参数称为岩石骨架物理参数。而孔隙流体参数指的是烃、水和钻井液滤液的物理参数。①由于泥质成分与其它矿物成分在物理性质上有较大区别，因而把岩石体积物理模型分为纯岩石体积物理模型和泥质岩石体积物理模型。纯岩石体积物理模型由岩石骨架和孔隙流体两部分组成；泥质岩石体积物理模型由泥质、岩石骨架和孔隙三部分组成。②当地层岩性复杂、骨架矿物的物理性质明显不同时，还可以把骨架矿物分为两种或多种，从而建立双矿物岩石体积模型和多矿物岩石体积模型。单矿物纯地层、双矿物纯地层、三矿物纯地层。单矿物加泥质、双矿物加泥质、三矿物加泥质。有了这样的简化模型，便可分别导出声波、密度和中子测井读数与岩性成分和孔隙度的关系方程式-测井响应方程。1、岩石体积物理模型第三节岩石体积物理模型及测井响应方程的建立岩石体积物理模型表示沿井轴方向在仪器探测范围内取一边长为L、体积为V的立方体岩样。A.对于含水岩石，是由岩石骨架和孔隙(水)两部分组成，则沿井轴方向，V=Vma+Vφ，L=Lma+Lφ，φ=Vφ/V；B.对于含油气纯岩石体积物理模型，与含水纯岩石体积物理模型的差别在于，孔隙体积Vφ分为含水体积Vw和含油体积Vh两部分，即Vφ=Vw+Vh，则V=Vma+Vw+Vh，L=Lma+Lw+Lh。在测井解释中常用的是相对体积，因此孔隙用φ，骨架部分则为1-φ；若是含油气，则孔隙用φ，骨架用1-φ，孔隙中残余油气φ(1-Sxo)，水φSxo。2、纯砂岩解释方程第三节岩石体积物理模型及测井响应方程的建立2、纯砂岩解释方程(1)含水纯岩石体积模型下图左为岩石结构示意图，右为等效体积，体积模型方程如下：下面介绍声波测井、密度测井、中子测井、中子寿命测井和电祖率测井的纯砂岩模型……第三节岩石体积物理模型及测井响应方程的建立2、纯砂岩解释方程(1)含水纯岩石体积模型PmafmasC1tttt用于压实和胶结良好的纯砂岩。mafmastttt用于压实压实校正……①声波测井常见岩石骨架和孔隙流体测井响应值Δtma岩石骨架μs/mμs/ftρmag/cm3（ΦSNP）ma（ΦSNP）ma砂岩（1）φ10%18255.52.65-0.035-0.05砂岩（2）φ10%16851.22.65-0.035-0.05石灰岩15647.52.710.000.00白云岩（1）φ=5.5%～30%14343.52.870.0350.085白云岩（2）φ=1.5%～5.5%或φ30%14343.52.870.020.065白云岩（3）φ=0～1.5%14343.52.870.050.04硬石膏16450.02.98-0.005-0.02石膏17152.02.350.49岩盐22067.02.030.04-0.01第三节岩石体积物理模型及测井响应方程的建立常见的孔隙中流体测井响应值流体ΔtfρfΦNf淡水6201891.01盐水6081851.11石油757～9852380.7ρ油+0.3甲烷442134.70.32.25ρ气2、纯砂岩解释方程①声波测井实际资料表明，地层孔隙度较大时，声波时差与孔隙度具有明显的非线性关系：x/1matt1x/1matt1tt16251.0max是声波传播的迂曲度系数，又称为骨架岩性系数，一般砂岩1.6，石灰岩1.76，白云岩2.0。实际统计资料表明，在一般地层孔隙度范围内，声波地层因素公式同声波时差—孔隙度关系拟合很好，可用于更准确地计算地层孔隙度值，而又不必考虑声波压实校正和流体声波时差△t的选择对于砂岩，一般用第三节岩石体积物理模型及测井响应方程的建立fmabmaD2、纯砂岩解释方程②密度测井密度测井曲线常以视石灰岩孔隙度为单位来表示。所谓视石灰岩孔隙度就是无论什么岩性都用纯石灰岩骨架密度值(2.71g／cm3))计算孔隙度。如设砂岩的孔隙度为20％，ρma=2.65，代入下式：计算得砂岩的体积密度为2.3，将此值代入下式可求出该砂岩密度测井视石灰岩孔隙度如为22.8%。fmab)1(从这个计算过程可以看出密度测井视石灰岩孔隙度的意义：在含淡水的纯灰岩(孔隙度已知)标准井中，对密度测井仪器进行孔隙度刻度，然后用这个刻度标准在其它岩性中所得到的密度测井孔隙度读数，即为密度测井视石灰岩孔隙度。第三节岩石体积物理模型及测井响应方程的建立N2、纯砂岩解释方程③中子测井fNmaNN)1(NmaNfNmaN通常将中子测井仪器是在孔隙度已知的含淡水纯石灰岩标准井中，按孔隙度单位来刻度。这种以含淡水纯石灰岩为标准来刻度的孔隙度就称为中子测井视石灰岩孔隙度。因此，我们将中子测井的测量的地层含氢指数记为ΦN，并常称为中子孔隙度。对于含淡水的纯石灰岩，中子测井视石灰岩孔隙度就等于真孔隙度；对其它纯岩性如砂岩、白云岩等，由于岩性不同，ΦNma不等于0，因而中子测井视石灰岩孔隙度并不等于真孔隙度。为此，可应用相应图版进行岩性校正。第三节岩石体积物理模型及测井响应方程的建立2、纯砂岩解释方程④中子寿命测井fma)1(mamaNf中子寿命测井是采用脉冲中子源的一种中子测井。它测量的是热中子在地层中的寿命。所谓热中子寿命г，是指快中子在地层中从变为热中子的瞬间起，到被俘获时刻为止，热中子所经过的平均时间。亦即热中子在地层中的平均生存时间。根据理论计算，热中子寿命相当于63.3％的热中子被俘获所经过的时间，其单位为μs。不同的地层，具有不同热中子寿命值。理论可证明，在无限均匀的介质中，热中子寿命可表示为：第三节岩石体积物理模型及测井响应方程的建立2、纯砂岩解释方程⑤电阻率测井wma0r1r1r1mamaNfmar2ww0LL1RR同样可得到冲洗带的地层因素。mmfaRRxoFxo第三节岩石体积物理模型及测井响应方程的建立2、纯砂岩解释方程(2)含油气纯岩石体积模型下图左为岩石结构示意图，右为等效体积，体积模型方程如下：第三节岩石体积物理模型及测井响应方程的建立mamfmfhrhrsttttS1在有油气影响时，由于测得△t增大,计算孔隙度偏高。岩石欠压实时，还应对φs进行压实校正。计算孔隙度时，Shr可由电阻率测井通过阿尔奇方程求解，油气的时差Δthr，对于甲烷为442μs/m，石油为757～985μs/m。mfmahrmahrDS1在有油气影响时，由于测得ρb值减小,计算孔隙度偏高。计算孔隙度时，ρma应根据岩性选取，ρmf=1，ρhr的数值，对于石油约等于0.7，对于气约等于0.3（g/cm3）NmaNmfNmfNhrhrNS1在有油气影响时，由于测得ΦN减小。由此计算的孔隙度偏低。2、纯砂岩解释方程（2）含油气纯岩石体积模型第三节岩石体积物理模型及测井响应方程的建立含水泥质砂岩的简化模型含油气泥质砂岩的简化模型l骨架；2泥质，3有效孔隙1骨架;2泥质;3含油气孔隙;4含水孔隙该类地层可分为含水泥质砂岩和含油气泥质砂岩两种。将含水泥质砂岩看成由砂岩骨架、泥质和有效孔隙度三部分组成;含油气的泥质砂岩，则看作由砂岩骨架、泥质、含水孔隙体积以及含油气孔隙体积四部分组成。3、含泥质地层测井解释方程fshmattSHtSHt)1(mafmashmafmattttSHtttthrhrmfhrshmatStStSHtSHt)1()1(mamfmfhrhrmamfmashsttttSttttSH1声波时差测井第三节岩石体积物理模型及测井响应方程的建立fshmabSHSH)1(fmashmafmabmaSHhrhrhrmfhrshmabSSSHSH)1()1(mfmahrmfhrshmashmaDSSH13、含泥质地层测井解释方程NfNshNmaNSHSH)1(NmaNfNmaNshNmaNfNmaNSHNhrhrhrNmfhrNshNmaNSSSHSH)1()1(NmaNmfNmfNhrhrNmaNmfNmaNshNSSH1密度测井中子测井第三节岩石体积物理模型及测井响应方程的建立（1）纯双矿物地层在这种情况下，可将该类地层看成由矿物骨架1、矿物骨架2以及有效孔隙度三部分组成。需要求解的未知量有三个，即孔隙度以及矿物1和矿物2的含量。为此，需建立一组三元联立方程才能求解。根据物质平衡方程，孔隙度与两种矿物含量之和为1，因此，只用两种孔隙度测井的响应方程联立便可获得解答。以密度和中子组合为例，有21221122111ccNfNmacNmacNfmacmacbVVVVVV4、双矿物岩石体积模型及测井响应方程同理，也可用声波与中子或声波与密度相组合建立同样的方程组。即21221122111ccNfNmacNmacNfmacmacVVVVttVtVt21221122111ccfmacmacbfmacmacVVVVttVtVt第三节岩石体积物理模型及测井响应方程的建立如果双矿物地层中还含有泥质，此时，该类地层看成由矿物骨架1、矿物骨架2、泥质含量以及有效孔隙度四部分组成。需要求解未知量有四个，即孔隙度以及矿物1和矿物2含量和泥质含量，实际需求解参数只有三个。对这